Расчет количества тепловой энергии на горячее водоснабжение
Количество тепловой энергии, потребляемой системами отопления, вентиляции и горячего водоснабжения здания, является необходимым показателем при определении тепловой эффективности зданий, проведении энергоаудита, деятельности энергосервисных организаций, сравнении фактического теплопотребления здания, измеренного теплосчетчиком, с требуемым исходя из фактических теплотехнических характеристик здания и степени автоматизации системы отопления и во многих других случаях. В этом номере редакция публикует пример расчета количества тепловой энергии на горячее водоснабжение жилого здания*.
Исходные данные
Объект (здание):
- количество этажей в здании – 16;
- количество секций в здании – 4;
- количество квартир в здании – 256.
Отопительный период:
- продолжительность отопительного периода, zht = 214 сут.;
- средняя за период температура внутреннего воздуха в здании, tint = 20 °C;
- cредняя за период температура наружного воздуха, tht = – 3,1 °C;
- расчетная температура наружного воздуха, text = – 28 °C;
- средняя за период скорость ветра, v = 3,8 м/с.
Горячее водоснабжение:
- тип системы горячего водоснабжения: с неизо-лированными стояками и с полотенцесушителями;
- наличие сетей горячего водоснабжения: при наличии сетей горячего водоснабжения после ЦТП;
- средний расход воды одним пользователем, g = 105 л/сут.;
- количество дней отключения горячего водоснабжения, m = 21 сут.
Порядок расчета
1. Средний расчетный за сутки отопительного периода объем потребления горячей воды в жилом здании Vhw определяют по формуле:
где g – средний за отопительный период расход воды одним пользователем (жителем), равный 105 л/сут. для жилых зданий с централизованным горячим водоснабжением и оборудованных устройствами стабилизации давления воды на минимальном уровне (регуляторы давления на вводе в здание, зонирование системы по высоте, установка квартирных регуляторов давления); для других потребителей – см. СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий»;
mч – число пользователей (жителей), чел.
Vhw = 105 • 865 • 10 –3 = 91 м 3 /сут.
В случае проведения расчета для многоквартирного дома с учетом оснащенности квартир водосчетчиками из условия, что при квартирном учете происходит 40 %-е сокращение водопотребления, расчет потребления горячей воды будет производиться по формуле:
где Kуч – количество квартир, оснащенных водосчетчиками;
Kкв – количество квартир в заднии.
2. Среднечасовой за отопительный период расход тепловой энергии на горячее водоснабжение Qhw, кВт, определяют согласно СНиП 2.04.01–85*. Допускается определение среднечасового расхода Qhw по формуле:
(2)
где Vhw – средний расчетный за сутки отопительного периода объем потребления горячей воды в жилом здании, м 3 /сут.; определяют по формуле (1);
twc – температура холодной воды, °C, принимают twc = 5 °C;
khl – коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения, принимают по табл. 1;
ρw – плотность воды, кг/л, ρw = 1 кг/л;
cw – удельная теплоемкость воды, Дж/ (кг • °C); cw = 4,2 Дж/ (кг • °C).
Примеры расчета систем горячего водоснабжения
Пример 1. Рассчитать систему горячего водоснабжения пятиэтажного двухсекционного жилого дома. Сеть запроектирована на основании плана здания, приведенного в прил. 1, 2. Расчетная схема сети представлена на рис. 2.1 (аналогично схеме сети холодного водоснабжения).
В качестве теплоносителя используется перегретая вода из теплосети с параметрами tн = 120 °С и tк = 70 °С.
Данные по холодному водоснабжению принимаются из примера 1, приведенного в п. 1.7.
Система горячего водоснабжения принята централизованной с приготовлением горячей воды в скоростном водонагревателе с переменной производительностью с использованием теплоносителя из теплосети.
Схема сети горячего водоснабжения принята тупиковая с нижней разводкой магистралей (как и сеть холодного водопровода).
Поскольку потребление горячей воды неравномерно, то сеть принята с циркуляцией в магистрали и стояках.
Определяются расчетные расходы горячей воды и тепла. Расходы горячей воды на участках сети определяются по формуле (2.1). Поскольку система обслуживает одинаковых потребителей, то величина P h находится по формуле (2.3).
Здесь величина и
приняты по прил. 3 [ 1 ].
Величина определяется по формуле (2.7)
Величина , принята по прил. 3 [ 1 ].
Максимальный часовой расход горячей воды определяется по формуле (2.5)
, м 3 /ч
Величина определена по табл.2 прил. 4 [ 1 ].
Средний часовой расход горячей воды определяется по формуле (2.8)
, м 3 /ч
Максимальный часовой расход тепла определяется по формуле (2.11)
кВт
Рис. 2.1. Расчетная схема сети горячего водоснабжения
Пример расчета сети горячего водоснабжения в режиме водоразбора.
Расчет-ный участок | Длина уч-ка, м | Число прибо-ров, N | Вероят-ность действия приборов, Р t | N*P | α | Расход одного прибора, q t 0 л/с | Расчет-ный расход, q t л/с | Диаметр, d мм | Cкорость, V м/с | Удельная потеря напора, мм/пм | Потеря напора на участке, мм | Примечания |
1-2 | 1,50 | 0,016 | 0,016 | 0,205 | 0,09 | 0,09 | 0,78 | |||||
2-3 | 0,55 | 0,016 | 0,032 | 0,241 | 0,2 | 0,24 | 2,08 | |||||
3-4 | 0,80 | 0,016 | 0,048 | 0,270 | 0,2 | 0,27 | 2,35 | |||||
4-5 | 3,30 | 0,016 | 0,048 | 0,270 | 0,2 | 0,27 | 1,13 | |||||
5-6 | 2,80 | 0,016 | 0,096 | 0,338 | 0,2 | 0,34 | 1,42 | |||||
6-7 | 2,80 | 0,016 | 0,144 | 0,393 | 0,2 | 0,39 | 1,63 | |||||
7-8 | 2,80 | 0,016 | 0,192 | 0,441 | 0,2 | 0,44 | 1,84 | |||||
8-9 | 4,00 | 0,016 | 0,240 | 0,485 | 0,2 | 0,49 | 1,17 | |||||
9-10 | 10,00 | 0,016 | 0,800 | 0,948 | 0,2 | 0,95 | 1,2 | |||||
10-вод | 13,00 | 0,016 | 1,920 | 1,402 | 0,2 | 1,40 | 1,34 | |||||
вод-сч | 7,00 | 0,013 | 2,106 | 1,479 | 0,3 | 2,22 | 2,1 | |||||
ввод | 10,00 | 0,013 | 2,106 | 1,479 | 0,3 | 2,22 | 1,05 | |||||
11-12 | 3,30 | 0,016 | 0,096 | 0,338 | 0,2 | 0,34 | 0,91 | |||||
12-13 | 2,80 | 0,016 | 0,192 | 0,441 | 0,2 | 0,44 | 1,19 | |||||
13-14 | 2,80 | 0,016 | 0,288 | 0,524 | 0,2 | 0,52 | 1,44 | |||||
14-15 | 2,80 | 0,016 | 0,384 | 0,598 | 0,2 | 0,60 | 1,65 | |||||
15-9 | 4,00 | 0,016 | 0,480 | 0,665 | 0,2 | 0,67 | 1,84 |
Поверхность нагрева нагревательных трубок водонагревателя определяется по формуле (2.13). Расчетная разность температур определяется по формуле (2.14). Примем параметры теплоносителя tн = 120 °С, tк = 70 °С, параметры нагреваемой воды t h =60 С и t c =5 С.
°С
м 2
По прил. 8 [ 2 ] принимаем скоростной водонагреватель N 11 ВТИ – МосЭнерго с поверхностью нагрева одной секции 5.89 м. Потребное число секций определится по формуле (2.16)
cекции
Длина секции 2000 мм, наружный диаметр корпуса 219 мм, число трубок 64.
Расчет системы горячего водоснабжения в режиме водоразбора производится в табличной форме (табл. 2.3).
Потери напора на участках сети горячего водоснабжения определялись по формуле (2.19). Величина Kl принималась 0.2 — для распределительных трубопроводов и 0.1 — для водоразборных стояков без полотенцесушителей. (Принято присоединение полотенцесушителей к сети отопления.)
Общие потери напора на линии 1-ввод составляют 21125 мм или 21.1 м. Поскольку стояк Ст ТЗ-2 имеет вдвое большую гидравлическую нагрузку, чем стояк Ст ТЗ-1, то для него принят диаметр 25 мм и произведен расчет скоростей и потерь напора на этом стояке. Поскольку потери напора на участках 4 – 8 оказались больше, чем на участках 11 – 15, то стояк Ст ТЗ-1 принят за расчетный.
Требуемый напор на вводе в здание для работы системы горячего водоснабжения определяется по формуле (2.20)
Здесь потери напора в водонагревателе определены по формуле (2.17)
м
Расчет системы горячего водоснабжения в режиме циркуляции производится в табличной форме ( табл. 2.4 ). Расчетная схема сети представлена на рис. 2.1.
Расчет сети горячего водоснабжения в режиме циркуляции
Расчетные уч-ки | Длина уч-ка | Циркуля-ционный расход, л/с | Диаметр, мм | Скорость, м/с | Потери напора, мм | Примеча-ния |
на 1 пог. м. | на уч-ке | |||||
вод-4 | 13,00 | 0,28 | 0,27 | 6,24 | ||
4-3 | 10,00 | 0,19 | 0,24 | 4,30 | ||
3-2 | 4,00 | 0,10 | 0,24 | 10,00 | ||
2-1 | 11,20 | 0,10 | 0,42 | 45,98 | ||
1-2″ | 11,20 | 0,10 | 0,42 | 45,98 | ||
2″-3″ | 4,00 | 0,10 | 0,42 | 45,98 | ||
3″-4″ | 10,00 | 0,19 | 0,45 | 36,13 | ||
4″-ввод | 13,00 | 0,28 | 0,35 | 13,88 | ||
Итого: 1340 |
Циркуляционный расход на участках принимался по формуле (2.23), Диаметры циркуляционных труб в стояках принимались такими же, как и диаметры распределительных; в магистралях они принимались на размер меньше.
Общие потери напора на трение и местные сопротивления в сети составили 1340 мм. Здесь необходимо учесть потери напора в водонагревателе при пропуске циркуляционного расхода, которые определяются по формуле (2.17)
м = 7,9 мм = 8 мм
Таким образом, потери напора в расчетном циркуляционном кольце составят
мм
Определяется возможность естественной циркуляции. Естественный циркуляционный напор определяется для системы с нижней разводкой по формуле (2.25)
=
= 13.2 (986.92 — 985.73) + 2(985.73 — 983.24) = 20.69 мм
Потери напора в циркуляционном кольце (1348 мм) значительно превышают естественный циркуляционный напор (20.69 мм), поэтому проектируется насосная циркуляция.
Производительность циркуляционного насоса определяется по формуле (2.26)
л/с
Требуемый напор насоса определяется по формуле (2.27)
м
По прил. XIII [ 3 ] принимаем насос К50-32-125 (К8/18б) с номинальной производительностью 2.5 л/с и напором 11,4 м. Эти величины превышают расчетные, поэтому можно заменить двигатель с числом оборотов 2860 об/мин на 1480 об/мин. Из формулы (7.1) [ 3 ] определим, что
л/с;
м.
При этом мощность на валу насоса станет
кВт
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ СИСТЕМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Система водоотведения включает комплекс инженерных устройств внутри здания для приема сточных вод и их отведения за пределы здания в уличную водоотводящую сеть. Она состоит из следующих основных элементов:
-приемников сточных вод — санитарных приборов;
-гидравлических затворов (сифонов);
-стояков с вытяжными трубами;
Особое место занимает дворовая водоотводящая сеть, которая служит для отведения сточных вод от зданий в уличные коллекторы.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет